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資料時間:2017/4/12     提供者 : 蕭國鑫  
 

全球重要國家之CCS路線圖_目前的CCS推廣仍存在缺乏經濟驅動因素、缺乏政策支持、技術困難性高、民眾理解有限等四種挑戰


重點摘要

  • 國際能源總署(IEA)闡述的碳捕獲與封存(CCS)計畫,只對CCS的部署制定了願景和行動計畫[1],並沒有任何具體的交付機制或技術細節。例如在2013年IEA技術路線圖中,僅概述說明目前的CCS領域仍有(1)缺乏經濟驅動因素、(2)缺乏政策支持、(3)技術困難、(4)民眾理解有限等四個主要挑戰;但IEA技術路線圖不會對各國執行CCS的挑戰細節,提出具體的建議與說明。
  • IEA的路線圖確定短期內(2013-2020年)對加速CCS發展極為重要。為擴大奠定CCS的部署基礎,2020年之前有七個關鍵行動是必要的,這些行動需要政府和相關行業的投入。包括:
  1. 建立CCS示範計畫和部署的早期財政支持機制,以協助私人融資計畫進行。
  2. 鼓勵推行CCS計畫的地質封存探勘、特性(characterization)和開發政策。
  3. 制定國家法律和條例,以及有效地要求新建的基載化石燃料發電廠,建立CCS的多邊金融(multilateral finance)條款。
  4. 尚未證實CO2捕獲的相關行業,須證明捕獲系統處於先期研發規模。
  5. 加強提高公眾和利益相關者對CCS技術的了解,及其部署的重要性。
  6. 持續技術開發和使用最高效率的發電循環(power generation cycles),以降低具有捕獲系統發電廠的發電成本。
  7. 預測未來CO2需求中心位置和產量,鼓勵有效發展CO2運輸的基礎設施。
  • CCS路線圖通常著重於鼓勵開發和部署CCS所需的行動、目標和願景。重點是短期(5至10年)和長期(10至30年)的發展概況說明,期能開發具有商業化和競爭性的碳減排技術。每一個國家在不同領域及環境下,均可發展出不同的CCS技術和政策方法,所以每個CCS路線圖均是唯一的(表1)。

表1、全球CCS路線圖摘要[2,8,9]

國 家

發布年份

路線圖焦點

負責機構

國際能源總署

2013

基於技術展示部署

國際能源總署(IEA)

澳洲

2008

即時研發需求和商業部署

溫室氣體技術合作研究中心(Cooperative Research Centre for Greenhouse Gas Technologies, CO2CRC)

美國

2014

研發後商業化

美國能源部(DOE)路線圖/國家能源技術研究室(NETL)研發報告

中國大陸

2015

解除全面實施之技術、法律、政策和財政等限制問題

國家發展和改革委員會氣候變化司(Department of Climate Change of the National Development and Reform Commission)

日本

2010

技術開發、策略推動、CCS成本降低

日本經濟產業省(Ministry of Economy, Trade and Industry)

韓國

2010

加強技術研發與示範、CO2利用與商業化

韓國綠色成長委員會(PCGG)

 
 
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評析:
  • 昆士蘭大學彙整之全球碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage, CCS)路線圖與計畫概述[2],說明目前的CCS技術仍處於研發與展示階段,若要全面性推廣與商業化,技術上仍有待提升,且成本亦需明顯降低;因此,透過國際合作提高相關技術,以及各國加強努力與政策支持是必須的。
  • 全球碳捕獲與封存機構(Global Carbon Capture and Storage Institute, GCCSI)對全球大、小規模的碳捕獲利用與封存(CCUS),及高效率低排放(HELE)相關計畫的研究分析(特別是大規模發電廠與CCUS),結果如圖1[3];輸入資料主要依據技術優點和花費/承諾的金錢,尤其是近期的重要資金投入。其中CCUS還包括與發電無直接關係、但涉及脫碳(decarbonisation)的投入,因為相關的技術推展可轉移到電力部門[4]。目前國際上除了有15個營運中的大型CCS計畫(營運階段)、7個於2016年和2017年為執行階段的大型計畫外,還有11個先期計畫(定義階段),這11個先期計畫的CO2捕獲能力約為1,500萬噸/年[3]。

圖1、處於運營、執行和定義階段的大型CCS計畫實際和預期運營日期[3]

  • 澳洲政府於2008年首度發布CCS技術路線圖,內容涵蓋國際上的CCS技術。此路線圖著重CCS的發展技術,及相關知識、研發、消除或減少商業部署先進系統的示範與應用障礙(圖2)。另在2013年制定了CCS開發和部署的更新路線圖,但尚未被官方正式發布,也未被澳洲的利益相關者採納。此未發布的新路線圖,制定了關於CCS溝通和國家的參與戰略,希望建立政府和行業之間的互動性,提高公眾對澳洲在未來推行CCS的相互理解。其中也建議CCS投資和支持政策的優先行動,包括(1)整合計畫之前,先對溫室氣體封存資源進行勘查和評價;(2)綜合工業CCS計畫及私營部門的早期投資,相關措施在下一個十年期間是可見的;(3)充分規劃大規模溫室氣體封存、管線基礎設施樞紐和網絡輸送的相關戰略;(4)重點式研發,特別是溫室氣體封存、以及與國際計畫連結的合作計畫。

圖2、澳洲大規模實施CCS障礙示意圖[5]

  • 美國第一個CCS路線圖,由能源部(DOE)國家能源技術實驗室(NETL)在2002年提出,2010年更新碳捕獲和封存,並在2014年更新封存路線圖(圖3);目的是為美國制定計畫來解決關鍵技術的挑戰,並確保到2030年CCS部署的先進技術可用。總體目標則是開發和發展陸上和海上CCS技術,以提高CCS技術的有效性與降低實施成本,並準備於2025-2035年期間能將CCS廣泛的商業化。內容包括(1)開發具有成本效益的技術,以確保CCS安全度及公眾可接受的CO2封存,同時滿足法規要求;(2)確保2020年前的先進技術可用於先行的應用計畫,包括枯竭油藏(depleted oil reservoirs)和鹽鹼地層(saline formations)之早期商業規模的應用計畫;(3)確保2030年以前提供先進技術,以廣泛地部署CCS,包括下一代具商業規模的所有封存類型計畫,特別是鹽水層CCS的應用。
  • 美國為實現CCS廣泛部署,須先解決相關技術和經濟障礙、資訊產生和傳達,以便向監管者和相關行業提報CCS的安全和持久性。目前美國已經建立四個計畫來支持CCS的擴大(scale-up)發展,並引導CCS的廣泛部署。包括(1)提升開發和驗證技術,以確保封存持久性達99%;(2)開發提高儲存庫封存效率(reservoir storage efficiency)的技術,同時確保遏制CO2溢出的有效性;(3)支持相關行業預測地質構造的CO2儲存能力在±30%以內;(4)制定監測、核查、會計、現場篩選、選擇、初始特性、公共外展(public outreach)、井管理(well management)活動、風險分析和模擬評估等的最佳操作手冊。

圖3、美國的CCS和電力系統子程序路線圖[6]

  • 亞洲開發銀行於2015年發布的中國CCS路線圖[7],說明中國大陸早期的CCS示範、分階段擴大及政府推行減排目標之間的明確聯繫訊息;並概述推行CCS對減緩CO2排放的努力、當前的部署活動及重點計畫貢獻等。路線圖提供了長期願景,而在短期到長期期間,則列出了具體的示範計畫與部署目標(圖4),並希望到2020年能建設100萬噸全鏈(whole chain)型CCUS示範計畫;2030年建置涵蓋石油、化工、電力、煤炭產業及生物工程的CCUS中心,商業化CCS並應用於燃煤電廠;到2050年,CO2減排成本比2015年減少60%,且整個CCUS應用於電力、煤炭、化學及礦物加工業。
  • 中國大陸建議的CCS後續步驟著重在路線圖的公佈與溝通,並與利益相關者進行互動,以鼓勵相互討論及動員對推行CCS工作的支持。包括:
  1. 與制定政策者討論,確保推行CCS結論與相關建議的核准,並將其納入中國大陸的氣候變化政策框架。
  2. 為早期示範計畫設定適當目標,並在路線圖建議的政策框架內進行升級。
  3. 列出初步篩選名單和選擇,以啟動早期示範計畫進行相關研究。
  4. 輸入路線圖中的資訊,並考慮實際情況、環境制定政策和監管框架。
  5. 框架需要包括促進CO2提高採油率(EOR)的機制,並確定從2012年開始建造的新發電廠,應該要求未來與CCS結合。
  6. 汲取與學習國際經驗。

圖4、中國大陸制訂的CCS路線圖[7]

  • 日本經濟產業省(Ministry of Economy, Trade and Industry)於2010年發布了CCS技術路線圖(圖5),主要負責技術開發與策略計畫推動,並著重在CCS成本降低的研發,例如2010年日本新型粉煤發電廠的CO2捕獲成本為4,200日元/噸CO2,2015年為2000日元/噸CO2,估計到2020年為1,000日元(約9美元)/噸CO2。目前日本經濟產業省的CCS研發,包括潛在CO2封存場址調查、碳捕獲技術在日本推行的經濟可行性,同時評估CO2監管與長期責任所需的法規架構。推行的步驟策略為選取先導試驗與示範計畫,藉由相關計畫的推動,希望建立碳捕獲技術應用於工業製程(產氫)、發電、CO2再利用及地質封存所需的相關知識,並逐步擴大規模。另外,日本環境省(Ministry of the Environment)也推動碳捕獲的相關研究,主要評估CO2捕獲製程對於環境的衝擊、CO2船運與封存系統、施行碳捕獲技術所需的社會與經濟基礎、以及整合性碳捕獲計畫的設計等。

Source: Ministry of Economy, Trade & Industry of Japan

圖5、日本CCS技術戰略路線圖[8]

  • 韓國低碳綠色成長基本法於2010年4月生效,提供韓國永續發展政策的框架;其中在調節溫室氣體排放和排放許可證交易系統中,將支持CCS發展。而韓國政府亦提供部分資金協助產業發展技術,並以技術輸出為目標;同時配合發布排放交易法令,提供碳捕獲的驅動力。另韓國綠色成長委員會(PCGG)在2010年7月公佈全國CCS主行動計畫,主要類別包含 (1)創新CCS技術發展和大型綜合性示範計畫;(2)CO2運輸基礎設施;(3)潛在儲存地點選擇和發展關鍵儲存技術;(4)CO2利用率。另外,PCGG還宣布未來十年將投資共1.9億美元的兩個大型綜合CCS示範計畫(政府52%,私人48%),做為將來推展CCS的先驅示範計畫。近期南韓政府還在修正碳捕獲技術的總體計畫,對於碳捕獲技術的支持政策包括數個測試與先導試驗廠,參與單位包括電力、鋼鐵產業及技術提供單位。而韓國電力公司(KEPCO)於2014年4月起,針對燃煤電廠進行燃燒後碳捕獲先期技術研究測試,主要捕獲率目標大於80%,CO2純度高於95%,估計每天捕獲約200噸CO2 (相當於10MW電廠規模排氣量);另針對地質封存亦積極進行離岸盆地深層鹽水地層探勘計畫[9]。
  • 我國現有之CCS技術發展與推動,始於國科會於2009年發起的「淨煤主軸專案計畫」,主要為發展技術產業化,以確保我國CCS產業國際競爭力;其次是經濟部於2010年成立的「CCS研發聯盟」,目的是協助推動國內CCS技術資訊與技術交流,研擬技術實施策略與對應做法,同時協助推動CCS整體示範試驗計畫,以建立CCS本土化及產業化之基礎。環保署亦於2011年成立「CCS策略聯盟」,透過汲取國際經驗,藉由研發技術和建立配套法規,協助建立國內推動CCS策略,以及整合國內研發能量來彌補我國推展CCS時程的落差,同時亦推動國際合作,逐步提升國內CCS的發展[10]。
  • 我國CCS技術發展與應用,在CO2捕獲技術上,已有工研院與台泥公司成功合作案例。而CO2封存技術上,2007年先進行地質封存基礎研究,2010年擴大研發與先導試驗等兩個發展主軸,2013年再搭配大型國際合作,並增列「風險與長期穩定性評估」研究項目;同時台電公司及中油公司則進行CO2注儲與地質封存先導試驗。另外,國科會於2013年9月公布之第二期能源國家型科技計畫(NEP-II)總體規劃報告書中,淨煤主軸計畫亦進行臺灣深部鹽水層封存評估。
  • 依據國外發展CCS技術與產業發展經驗,我國若欲發展CCS技術,並擴及到相關產業,仍須解決諸多問題,例如(1)健全國內CCS相關法規;(2)積極宣導CCS技術及透明化地質封存安全性評估結果,並加強對民溝通;(3)推廣燃煤/燃燒後CCS電廠示範計畫,特別是在燃煤電廠更新階段,具有原地改建之成本優勢;(4)與國際接軌進行國際合作,引進CCS關鍵技術與設備系統整合能力,同時能夠將技術與整合系統本土化,以提升我國化石能源電廠及相關行業的CCS建置能力。

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參考文獻

1.IEA (International Energy Agency) 2013, Technology Roadmap: Carbon capture and storage, IEA/OECD, Paris.

2.Overview of CCS Roadmaps and Projects, http://www.co2crc.com.au/wp-content/uploads/2017/02/WP3_CCS-Roadmaps-and-Projects.pdf

3. GCCSI (Global Carbon Capture and Storage Institute) 2016, Global Status of CCS 2015,
http://hub.globalccsinstitute.com/sites/default/files/publications/196843/global-status-ccs-2015-summary.pdf

4.Oettinger, M. 2016, Summary of Important National and International HELE and CC(U)S Demonstration-Scale and Large-Scale Project Activities Last Revised–February 2016 Version 5.2.

5.Presentation by Peter J Cook and Dennis R Van Puyvelde 2008, Australia’s CCS Technology Roadmap.

6.US Department of Energy, 2014, Carbon Storage Technology Program Plan, Department of Energy: Office of Fossil Energy.

7.Asian Development Bank 2015, Roadmap for Carbon Capture and Storage Demonstration and Deployment in the People’s Republic of China, Mandaluyong City, Philippines, Asian Development Bank.

8.ADB_ Technical Assistance Consultant’s Report_Japan, March 2015.

9.Global CCS Institute, Projects, Korea CCS-1, https://www.globalccsinstitute.com/projects/korea-ccs-1

10.淨煤主軸專案計畫(2012),台灣發展碳捕獲與封存技術藍圖與產業聚落發展策略芻議,能源國家型科技計畫,能源資訊平台,核能研究所。

 





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